太阳能供电路灯亮度自适应控制方法

摘要

本发明公开了一种太阳能供电路灯亮度自适应控制方法，应用于具备单片机、MPPT电路、过充过放保护单元以及剩余电量计算单元的太阳能路灯，其特征在于，该方法包括以下步骤：通过测量电池内阻预测剩余电量，步骤二，亮度的自适应调节，根据太阳能路灯当天电池的充电量和剩余电量，计算得出当天灯的功耗，然后间接算出各时间段灯的亮度；与现有技术相比，本发明通过调节灯的亮度，使电池长期保持在高电位，同时使电池长期在浅充放电的情况下工作，达到延长电池寿命，降低成本，提高了太阳能路灯系统的可靠性的目的。

主权项

1.一种太阳能供电路灯亮度自适应控制方法，应用于具备单片机、MPPT电路、过充过放保护单元，以及剩余电量计算单元的太阳能路灯，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，通过测量电池内阻预测剩余电量，具体步骤：建立电池等效果模型；建立一个电量和内阻之间关系的数据库，即建立内阻-电量-循环周期的关系曲线：利用直流放电内阻测试法测得电池内阻和时间的对应关系，即以太阳能路灯工作时电流值为放电电流值，让充满电的电池放电，从某个时间点开始，在2-3秒内，强制电池释放40A-80A的大电流，测量放电电压稳定后的瞬间断电压差△V与电流值I的比值，计算出电池的内阻R，R＝△V/I；让同样状态充满电的电池以同样的温度，放电电流和放电时间放电，从而得到电流对时间的积分，进而得到不同时间段对应的电量；在同样的温度，放电电流和放电时间条件下，同样用电流积分法，对电池电量进行循环监测，得到每个循环周期初始的电量值，从而得到电池电量随循环周期的变化量，作为校正量；以时间为标准，建立起内阻-电量-循环周期的关系曲线，然后通过Matlab的曲线拟合功能得出内阻，电量以及循环周期的关系式；在太阳能路灯工作开始前检测电池内阻值，依据上述数据表的查询，得出对应的电量值；具体操作包括：给电池施加一个固定频率和固定电流，然后对其电压进行采样，经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值；具体的计算公式是，在蓄电池两端施加一个固定频率和固定电流的电流源is，Rs为取样电阻，然后监测电池端电压Vo，以及is和Vo两者之间的夹角，求得内阻值$Z=\frac{\mathrm{Vo}}{\mathrm{is}}$R=Zcosθ  (2)R即为蓄电池内阻；步骤二，亮度的自适应调节，根据太阳能路灯当天电池的充电量和剩余电量，计算得出当天灯的功耗，然后间接算出各时间段灯的亮度；根据泰勒定理，功耗用一个关于充电量和剩余电量的二元n阶多项式表示，如下：$\min \left(f(x,y)\right)=\min \left(\underset{n}{\Sigma }\underset{p=0}{\overset{n+1}{\Sigma }}{C}_{n+1}^p{\mathrm{Kx}}^p{y}^{n+1-p}\right)\ge A---\left(1\right)$公式（1）中，x为充电量，y为剩余电量，n为自然数，K为系数，A为非负数，f(x,y)为灯的功耗关于充电量和剩余电量的函数，公式（1）表示灯的最小功耗为非负数。